AE-CongThon-So1-2020

Thông tin Cơ khí và Công nghệ Nông nghiệp (CÔNG THÔN CCôônngg nngghhiiệệpp hhóóaa nnôônngg nngghhiiệệpp vvàà xxââyy ddựựnngg nnôônngg tthhôônn)) Số 1, 2020 Biên tập Phan Hiếu Hiền SÀI GÒN / THÀNH PHỐ[.]

Thông tin

Cơ khí

và Công nghệ Nông nghiệp

(CÔNG THÔN: Công nghiệp hóa nông nghiệp và xây dựng nông thôn)

Số 1, 2020

Biên tập: Phan Hiếu Hiền

SÀI GÒN / THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, VIỆT NAM

`Thông tin “Cơ khí và Công nghệ Nông nghiệp” Số 1, 2020

= CÔNG THÔN (Công nghiệp hóa nông nghiệp và xây dựng nông thôn)

MỤC LỤC

(Tác giả và Nguồn tin: Xem trong bài)

1 Lời giới thiệu 2

2 Tưới nước chính xác và ít tốn năng lượng: Tổng quan qua 40 năm phát triển 4

3 Làm đất theo dải để canh tác cây trồng 14

4 Tiết kiệm năng lượng canh tác mía bằng biện pháp làm đất rút gọn và phủ đất với dư thừa thực vật 22

5 Nghiên cứu ảnh hưởng của phân ủ hữu cơ và chất bồi dưỡng hữu cơ đến mức độ chống chảy tràn và xói mòn do nước mưa 28

6 Tiên đoán hiệu suất xay xát và chất lượng gạo trong thời gian bảo quản, theo

mô hình hồi qui .32

7 Máy sấy đảo chiều gió: một bước gia tăng mức độ cơ giới hóa sau thu hoạch 40

Các bản dịch tóm tắt từ các bài báo gốc (STT 2, 3, 4, 5, 6) được Nhà xuất bản

(ASABE, the American Society of Agricultural and Biological Engineers) đồng

ý cho phép Người dịch cám ơn Nhà xuất bản, nhưng vẫn chịu hoàn toàn trách nhiệm về độ chính xác của bản dịch Có thể truy cập toàn văn các bài viết nguyên gốc ở https://elibrary.asabe.org/

The summarized translations of the original articles (Sections 2, 3, 4, 5, 6) are prepared with

permission of the publisher (the American Society of Agricultural and Biological Engineers) The translator is grateful to this permission grant, but takes all responsibility for the accuracy

of the translation The full text of the article can be found at https://elibrary.asabe.org/

Ảnh bìa: Máy sấy tiêu 3 tấn/mẻ SRA-3T, đảo chiều không khí sấy (Photo: Trần Văn Tuấn)

1 Lời giới thiệu

Bắt đầu từ số này, Thông tin “Công Thôn” được đổi tên thành Thông tin

“Cơ khí và Công nghệ Nông nghiệp”, vẫn có cùng nội dung như Công Thôn, tiếng Anh “Agricultural Engineering, AE” bao gồm: ●cơ khí nông nghiệp;

●tài nguyên đất, nước và môi trường nông nghiệp; ●xây dựng chuồng trại, nhà xưởng phục vụ nông nghiệp; ●sau thu hoạch và chế biến nông lâm thủy sản, kể

cả chế biến thực phẩm; ●năng lượng trong nông nghiệp; ●công nghệ thông tin phục vụ nông nghiệp

Chữ “Công Thôn” với ý nghĩa công nghiệp hóa nông nghiệp, rất hay, làm liên tưởng đến nhiều nội dung, nhưng nghe chưa “quen tai” với đa số người đọc, có thể làm “loãng” ý chính cần chuyển tải Cụm từ “Cơ khí và Công nghệ Nông nghiệp” thì thẳng thừng hơn, nhấn mạnh vai trò của cơ khí trong nông nghiệp Trừ vài ngoại lệ, đa số các công nghệ đều có sử dụng các thiết bị cơ khí Chúng

ta hiện nghe nhiều về CN4.0 toàn những món “cao cấp”, nhưng cái cơ bản để người nông dân bớt nhọc nhằn, làm qui mô lớn, tăng đồng đều chất lượng, giảm giá thành sản phẩm, thì… coi như mặc định, coi như cơ khí cho nông nghiệp thì

để nông dân tự lo…

Nhưng không phải cơ khí vì cơ khí Chỉ có ý nghĩa khi có tương tác giữa thiết

bị cơ khí và các đầu vào khác nông học, đất đai, khí hậu, thủy nông v.v đến đầu ra là năng suất nông nghiệp và lợi nhuận cho nông dân và xã hội

Để nêu bật tính đa ngành của “AE”, số này chỉ có 02 bài về máy sấy và máy xay xát, còn lại tập trung vào các tương tác trên Có lẽ cần bắt đầu với 2 vấn đề: chất hữu cơ cho nông nghiệp, và bảo vệ đất đai trong nông nghiệp

“Chất hữu cơ” ở đây chưa tính đến nông nghiệp hữu cơ để sản phẩm có giá gấp 2-3 lần so với cùng loại Mà là hữu cơ để bồi dưỡng cho đất, giúp chống xói mòn, giữ nước giữ đất

Vấn đề bảo vệ đất-nước đã được nhiều chuyên gia đầu ngành Nông hóa- Thổ nhưỡng (Thái Công Tụng, Nguyễn Tử Siêm v.v) đề cập và chỉ ra nhiều biện pháp cụ thể, với các tài liệu rất giá trị Tuy nhiên hầu hết chỉ chú ý đến các mặt sinh học và hóa học; chưa thấy nhà cơ khí nào đưa ra và áp dụng đại trà một công cụ nào tương ứng Làm đất tơi xốp với cái cuốc thì cũng được, cũng cho năng suất cây trồng cao, nhưng không thể giúp nông nghiệp phát triển ở qui mô lớn Tương tự, tạo ruộng bậc thang, để cây che phủ v.v, đều là các biện pháp hữu ích, nhưng cứ làm thủ công, thì đến bao giờ nhiều triệu hecta đất hơi dốc,

đất xám bạc màu v.v (có lẽ lớn hơn so với diện tích đất trồng lúa) mới góp phần cho nông nghiệp hiện đại của Việt Nam?

Hiện nay, chúng tôi chỉ tiếp cận được nguồn tài liệu từ ASABE của Mỹ, nhưng không có ngoại ngữ để chuyển tải những tài liệu bằng tiếng Pháp, Đức, Nga v.v,

dù biết các nước này cũng tích lũy rất nhiều kinh nghiệm về cơ giới hóa phục vụ nông nghiệp Mong các bạn đọc tiếp sức Dĩ nhiên bài dịch cần trích dẫn nguồn, và tốt nhất là được sự chấp thuận của tác giả hoặc nhà xuất bản liên quan

Chào đón năm 2020, chưa thành nước công nghiệp như mong muốn, thì cần bắt đầu quan tâm nhiều hơn đến vấn đề cơ bản “Công nghiệp hóa nông nghiệp và xây dựng nông thôn, CÔNG THÔN” hay rõ nghĩa ra “Cơ khí và Công nghệ Nông nghiệp”

Hoan nghênh các góp ý của các bạn Trân trọng kính chào

Phan Hiếu Hiền phhien1948@gmail.com

Có thể tải (download) file PDF

“Thông tin CÔNG THÔN” số 1, 2, 3, 4-2018; 1, 2-2019; 1-2020 ở các website sau:

https://drive.google.com/ (GOOGLE DRIVE) có thể vào trực tiếp,

hoặc vào Facebook “AE Công Thôn” để tìm đường dẫn

http://maysaynonglam.com/in-an-khoa-hoc.html

(Ấn phẩm khoa học của trang web “Máy Sấy Nông Lâm”)

2 Tưới nước chính xác và ít tốn năng lượng:

Tổng quan qua 40 năm phát triển

Nguồn: Bordovsky J P 2019 Low-energy precision application (LEPA) irrigation: a

forty-year review Transactions of the ASABE Vol 62(5): 1343-1353 American Society of

Agricultural and Biological Engineers

Dẫn nhập

Bốn mươi năm trước, khoảng 1978, ý tưởng “tưới nước chính xác và ít tốn năng lượng

TCXINL Low-Energy Precision Application LEPA” được William M Lyle phát triển ở tầng

nước ngầm Ogallala Aquifer (McGuire, 2017) do thiếu nước tưới ở vùng này (Hình 1), và do giá dầu hỏa tăng gấp 4 lần từ 1973 đến 1978 Vào thời đó, tưới tràn (surface irrigation) là phương pháp chính trong nông nghiệp Mỹ, bao gồm cả Texas (Howell 2001) Yêu cầu phải đáp ứng các điều kiện khác nhau về cây trồng, đất đai, địa hình, nguồn nước, dư thừa thực vật v.v sao cho không lãng phí nước và năng lượng bơm nước

Hệ thống TCXINL áp dụng đầu tiên ở Texas

năm 1978 (Lyle và Bordovsky 1981); thay vì

phun nước với áp suất khá cao, TCXINL tưới

chậm trên mặt đất với áp suất thấp (dưới 138

kPa) nhờ một giàn khung di động qua cánh

đồng, nước thấm từ từ, tránh bốc hơi và chảy

tràn quá mức

Hình 1 Mẫu hệ thống LEPA khảo nghiệm ở Texas, 1979

Giàn rộng 150 m, lấy nước từ trụ nước thường dùng cho tưới tràn, qua ống mềm đường kính

13 cm (Hính 1), chia tới các đầu tưới cách mặt đất 5 cm Sau nhiều thử nghiệm, so sánh năng suất và cải tiến vào thập niên 1980, các đầu phun được chế tạo thử (Hình 2) và thương mại hóa (Hình 3) Nghiên cứu so sánh chi phí của TCXINL với phương pháp tưới phun (Hill et al 1990) cho thấy tỷ suất lợi nhuận /chi phí từ 8,5 đến 14; cũng đã khuyến nghị về kỹ thuật như các chọn lựa về đường ống, đầu phun, áp suất thích ứng với đất đai, cây trồng v.v (New và Fipps 1991)

Yêu cầu của tưới nước chính xác ít tốn năng lượng TCXINL

Hệ thống tưới LEPA kết hợp các thiết bị cơ khí với phương thức quản lý mặt đất để sử dụng nước tưới hiệu quả, dùng nước mưa hoặc tưới chủ động (Hình 4) Sau các thử nghiệm ban đầu, các thiết bị của nhà sản xuất, nhà nông chấp nhận, TCXINL (LEPA) đã được định nghĩa

rõ với đề nghị tiêu chuẩn ASABE X531 về thực hành thiết kế, sử dụng và quản lý hệ thống tưới TCXINL; phải:

 Là hệ từ trụ trên mặt đất, với đường ống di chuyển tịnh tiến hoặc quanh trục trung tâm,

 Được lắp các đầu tưới để đưa nước vào từng rãnh giữa hàng cây trồng, theo thời gian và không gian

 Đưa nước tưới rất sát mặt đất, để giảm thiểu bốc hơi nước

 Vận hành với áp suất đầu đường óng chính không vướt quá 70 kPa khi tháp trị ở vị trí cao nhất trên cánh đồng

 Lắp đặt đường ống và đầu tưới sao cho mỗi cây trồng có khoảng cách gần bằng nhau so với đầu tưới, để tưới đồng đều Điều này đòi hỏi các đầu tưới có lưu lượng không bằng nhau

 Kết hợp hệ thống cơ khí và cách quản lý đất mặt để giảm thiểu chảy tràn (runoff), và để giữ nước mưa ở mức tối đa

Hình 2 Các đầu tưới được chế tạo thử nghiệm ở

Texas 1970 Lỗ phun tăng cách nhau 0,4 mm để

phân phối đều nước tưới Hình 3 Đầu tưới cho LEPA do Cty Rainbird sản

xuất vào thập niên 1980

Hình 4 Hệ thống tưới LEPA cho bông vải, ở Trung tâm thực nghiệm Đại học Texas A&M

Đánh giá hệ thống của tưới nước chính xác và ít tốn năng lượng

Tưới nước đồng đều

Đây là thách thức lớn cho dẫn thủy nhập điền Cũng như các hệ thống tưới có áp suất, ngoài việc xem xét lưu lượng, áp suất đầu vào, hao tổn do ma sát, biện pháp giảm chảy tràn v.v, hệ thống LEPA cần xem xét thêm: lượng tưới khá lớn gần mặt đất, mức độ thẩm thấu nước, chuyển động của hệ thống tưới Cải tạo lớp đất mặt để chứa nước tưới và nước mưa là phần

không thể thiếu của hệ thống TCXINL, ví dụ làm đất tạo hố trũng (basin tillage), nghĩa là với

cây trồng trên luống, người ta tạo các gờ chặn cách nhau vài mét trên các rãnh#*; phương pháp này được áp dụng trong các thử nghiệm đầu tiên (Lyle và Dixon 1977) Một phương pháp khác là làm đất tạo vũng chứa (implant reservoir tillage) dùng cày ngầm giữa hàng cây, tiếp theo là bánh đĩa mang mũi nhọn (wheel with bladed spokes) để tạo lỗ không khí trong đất tơi (Wiser 1985) Tạo dư thừa cây trồng giữa các rãnh đôi khi cũng đủ để ngăn chảy tràn, nước có đủ thời gian thẩm thấu

Nghiên cứu TCXINL, Hanson et al (1988) kết luận rằng nước tưới đồng đều tùy thuộc độ hao tổn thủy lực, chuyển động của giàn tưới, khoảng cách giữa gờ chặn trên các rãnh, và biến động của độ thấm nước Các yếu tố này làm cho hệ số đồng đều thay đổi trong khoảng 80 đến 85% (Christiansen 1942) Qua thực nghiệm và mô hình hóa, Fangmeier et al (1990) đã xác định rằng các gờ chặn rãnh (basin checks) phải cách nhau hơn 2 m để đạt hệ số đồng đều hơn 80%

Nghiên cứu của Spurgeon et al (1995) với cây bắp qua hai năm trên đất có độ dốc 3,8%, so sánh hai nghiệm thức: 1/ làm đất bình thường; 2/ làm đất tạo vũng chứa (reservoir tillage); kết quả: năng suất trung bình ở làm đất vũng chứa cao hơn 16% so với bình thường

Nghiên cứu áp dụng TCXINL trên đất thịt khi để lại dư thừa cây trồng, độ thất thoát nước tưới giảm được 30% trên đất có độ dốc 3%, giảm 55% trên đất dốc 8% (Buchleiter 1992) Nghiên cứu của Schneider và Howell (2000) cho thấy với làm đất tạo hố trũng (basin tillage) làm giảm độ thất thoát nước 6%, 12%, và 22% tương ứng với 60%, 80%, và 100% lượng nước tưới Schneider (2000) so sánh LEPA và tưới phun trong điều kiện ít chảy tràn, đất thấm nước tốt, tức là so sánh độ tổn hao độ bốc hơi nước; TCXINL đạt hiệu suất 95- 98%, trong lúc tưới phun chỉ đạt khoảng hơn 90%

Khoảng cách cách đầu tưới

Các nghiên cứu đánh giá TCXINL trên bắp, đậu nành và bông vải ở Texas với các đầu tưới

bố trí cách một rãnh luống (bỏ một luóng) cho thấy năng suất cao hơn lần lượt là 10%, 3% và 10% so với bố trí trên tất cả các luống (Bordovsky et al 1984); lý do là giảm bốc hơi từ đất và nước thấm sâu hơn đến vùng rễ cây, với bố trí cách luóng

Các nghiên cứu lặp lại nhiều năm (Bảng 1) với bắp và lúa miến cho thấy lắp đặt đầu tưới cách nhau 2 m thì năng suất cao hơn so với cách nhau chỉ 1 m (Bordovsky et al 1992; Spurgon & Makens 1991; Bordovsky & Lyle 1996) Kết quả này giúp nông dân dễ tiếp nhận

#*

kỹ thuật LEPA do giảm được nửa chi phí, giảm bốc hơi nước, mà không phải thay đổi bố trí mặt đất để bánh xe chạy trên đồng

Bảng 1 So sánh năng suất (tấn/ha) do áp dụng LEPA (trích, lược bỏ các chi tiết từ Bảng gốc)

Gian cách tưới, ngày Trung bình Cây trồng 2- 4 5- 7 9- 11 12- 18 (tất cả gian cách tưới)

Gian cách tưới và lưu lượng tưới

Nghiên cứu về gian cách tưới theo lượng nước có sẳn, từ 1986 đến 1988, Bordovsky et al (1992) tưới bông vải với gian cách từ 2 đến 18 ngày, và lượng tưới thay đổi từ 40% đến 100% mức toàn phần; mức này dựa trên phương pháp tính đến độ bốc thoát hơi nước Nghiệm thức tưới cách nhau 2- 3 ngày đạt năng suất cao hơn so với cách nhau lâu hơn Nhưng lượng tưới lớn hơn 60% mức toàn phần làm giảm năng suất, do sinh trưởng thân lá quá nhiều

Bảng 2 So sánh năng suất bắp (tấn /ha) tưới LEPA với các gian cách và lượng tưới khác nhau

Lượng Lượng (#1) Gian cách tưới, ngày TB (#2)

%

NS

Spurgeon 1989- 197 208 40% 9,76 9,68 9,90 - 9,78 -0,3

và -1991 286 70% 11,32 12,19 11,01 - 11,51 -2,5 Makens 443 100% 13,12 12,75 12,57 - 12,81 3,5 (1991) 561 130% 12,97 13,46 12,20 - 12,88 1,1

TB 11,79 12,02 11,42 Lyle 1989- 250 147 40% 8,40 8,70 8,20 8,00 8,33 1,2

và -1991 261 70% 11,00 10,60 10,60 10,20 10,60 4,8 Bordovski 368 100% 12,00 12,20 11,40 10,90 11,63 4,2 (1995) 478 130% 12,80 12,80 12,20 11,80 12,40 4,2

TB 11,05 11,08 10,60 10,23

TB = trung bình (#1): %LT = Lượng tưới, % so với mức toàn phẩn,

(#2): %NS = %Năng suất tăng so với gian cách <5 ngày

Nghiên cứu LEPA về lượng tưới cho bắp thay đổi từ 40% đến 130% mức toàn phần (Lyle và Bordovsky 1995) cho thấy năng suất giảm với gian cách dài hơn 6 ngày Howell et al (1995) kết luận rằng với cách tưới cách một rãnh luống (alternate furrow) gian cách phải trong khoảng 3- 4 ngày, vì mỗi lần tưới không được quá 25 mm nước

Ngược lại, Spurgeon và Makens (1991) thí nghiệm với bắp ở Kansas cho thấy gian cách từ 3,5 ngày đến 10,5 ngày không ảnh hưởng đến năng suất bắp Ở các nơi đất ít khả năng giữ nước như tại các địa điểm thí nghiệm, cần gian cách ngắn để cây trồng dễ có nước Trong tất

cả các thí nghiệm với các gian cách khác nhau, năng suất đều tăng theo lượng tưới (Bảng 2) Tóm tắt, gian cách tưới nên ngắn để tránh nước chảy đi điểm khác khi lượng tưới nhiều

So sánh tưới LEPA với các phương pháp khác

Nhiều nghiên cứu lặp lại so sánh năng suất cây trồng với các phương pháp tưới: LEPA, tưới phun, tưới nhỏ giọt dưới mặt đất (subsurface drip irrigation, SDI) và nhiều mức gian cách tưới (Bảng 3) Lyle và Bordovsky (1983) so sánh năng suất đậu nành: (1) LEPA làm diện tích tạo hố trũng, (2) tưới phun, và (3) tưới theo rãnh; kết quả: năng suất lần lượt là 2,63; 2,00; và 2,46 tấn/ha và lợi nhuận trừ chi phí tưới là $1093, $759, và $971 /ha

Kết quả các thí nghiệm với bông vải, lúa miến, và bắp được ghi chi tiết ở Bảng 3 Tăng hoặc giảm năng suất còn tùy thuộc nhiều yếu tố, ví dụ với bắp (Schneider và Howell 1995; Colaizzi et al 2004; Schneider và Howell 1998) LEPA tăng năng suất 16,5% so với tưới phun khi tưới với lượng bằng 50% lượng toàn phần, do giảm bốc thoát hơi nước; nhưng chỉ tăng 3% khi với lượng hơn 50% lượng toàn phần, có lẽ do tổn thất dưỡng chất do rửa trôi Giả thuyết khác là tưới phun tạo ẩm độ cao trên tàn lá, làm giảm thoát nước tư mặt lá

LEPA là nền tảng cho các hệ thống phức tạp hơn

Hệ thống tưới đa chức năng

Để tăng tính đa dụng của hệ thống tưới LEPA khi từ bỏ cách tưới rãnh kém hiệu quả, Lyle và Bordovsky (1986) đã phát triển “hệ thống tưới đa chức năng” (multifunction irrigation system, MFIS) Hệ thống này có các vòi tưới dung dịch hóa chất (phân, thuốc) lắp đặt trên cùng dầm khung (tower-truss) của LEPA (Hình 5) Các vòi này “quét” dung dịch phân/thuốc với lưu lượng thấp trên tàn lá, và chuyển động đi lên đi xuống khi hệ thống tưới di chuyển trên đồng (Lyle và Bordovsky 1988) Dùng muối lithium làm chất chỉ thị cho thấy mức độ bao phủ tàn lá của phương pháp MFIS bằng gấp đối so với tưới phân/thuốc tại, và gấp 4 lần

so với phun bằng máy bay Bynum et al (1988) báo cáo diệt rệp Schizaphis graminum với hệ thống MFIS mà chỉ dùng 1/8 lượng thuốc “chlorpyrifos” so với khuyến cáo bình thường

Hình 5, Hệ thống tưới đa chức năng MFIS cho

cao lương ở Trung tâm nghiên cứu nông

nghiệp Đại học Texas A&M

Hình 6 Hệ thống tưới phân/thuốc tĩnh tại ở Texas, với vòi phun theo kiểu LEPA

Hệ thống tưới phân/thuốc tĩnh tại đã phát triển theo kiểu LEPA, đã giảm đáng kể lượng hóa chất phun (Hình 6), mà vẫn diệt được dịch hại như Tetranynchus urticae Koch, Diatraea

grandiosella v.v (Lyle et al 1989) Nhiều nhà sản xuất đã cung cấp các thiết bị này, như

Quad Spray, Senninger, Clermont, Nelson Irrigation, Walla Walla, v,v

Bảng 3 Thí nghiệm so sánh năng suất cây trồng, với LEPA và 3 phương pháp tưới khác

Hệ thống gieo-tưới

Nghiên cứu tăng tính đa dụng của hệ thống tưới LEPA, đã tích hợp thêm phần gieo hạt, gọi là

“hệ thống gieo-tưới” “mobile irrigator planting system MIPS” (Hình 7) Bộ phận gieo chứa hỗn hợp hạt và keo (gel), các ống dẫn nhả hạt lắp đặt trên giàn tưới di động (Lyle et al., 1990; Lyle and Bordovsky, 1991) Thử nghiệm với giàn rộng 182 m cho thấy gieo bắp, bông vải,

và lúa miến cho kết quả tương đương với máy gieo bình thường Nhưng hệ thống này đã bị gió to phá hủy, nên đã không nghiên cứu tiếp

Hình 7 (a) Hệ thống gieo-tưới MIPS ở Texas; (b) Gieo hạt bắp nẩy mầm trên ruộng còn dư thừa lúa

miến và bông vải, cả ba loại đều được gieo bằng MIPS

Các nghiên cứu khác về tưới nước

Nghiên cứu tưới LEPA ở Trung tâm nông nghiệp Đại học Texas A&M về tưới theo địa điểm cục bộ (site-specific), nghĩa là theo khả năng giữ ẩm của đất và theo địa hình, nhằm tăng hiệu suất sử dụng nước (Bordovsky & Lascano 2003); kết quả nhiều năm với cây bông vải cho thấy năng suất cũng không tăng so với tưới LEPA đồng đều Kết quả tương tự với nghiên cứu của Booker et al (2006) Ngược lại, O’Shaughnessy và Evett (2010) dùng cảm biến nhiệt

độ trên tàn lá để tưới LEPA cục bộ, cho thấy phương pháp này khá thành công cho bông vải

ở vùng khô hạ,

Hệ số cây trồng Kc là tỷ số giữa độ bốc thoát hơi nước của cây trồng ETc so với độ bốc thoát qui chuẩn ET0; tỷ số này thường được sử dụng để ước lượng mhu cầu nước tưới cho cây hệ

số Kc được ước lượng cho bông vải và lúa mì (Ko et al 2009)

Chỉ số khô hạn (chỉ số căng thẳng nước = water stress index CWSI) của cây bắp được nghiên cứu trên đất sét pha thịt (Steele et al 1994; Stegman 1986); chỉ ssna2y thấp hơn 0,33 làm giảm năng suất cây trồng; kết quả tương tự như tưới nhỏ giọt trên mặt đất (Steele et al 1994; Stegman 1986) Các nghiên cứu khác

Các hàm số về sử dụng nước bằng LEPA cho bắp, cao lương, bông vải đã được công bố (Schneider và Howell 1998; Howell et al 1995; Bordovsky et al 2015)

Phương pháp tưới nhỏ giọt di động (Mobile Drip Irrigation MDI) dùng trụ trung tâm và di chuyển các đường tưới nhỏ giọt quanh trụ (Olson và Rogers 2008) MDI cũng gần giống LEPA, chỉ khác ở chỗ MDI có thời gian thẩm thấu dài hơn nên giảm độ bốc hơi so với vòi tưới Nhưng LEPA có thêm phần cải biến mặt đất nên giữ nước mưa tốt hơn

So sánh LEPA và MDI, Olson và Rogers (2008) không thấy khác biệt năng suất bắp giữa hai phương pháp này Các kết quả được tóm tắt ở Bảng 4 Nói chung, nên chọn MDI ở cánh đồng đất sét nặng, có độ dốc hơn 1%, và nguồn nước tưới hạn chế

Bảng 4 So sánh hai phương pháp LEPA và MDI ảnh hưởng đến năng suất sơi bông / hạt cao lương, hiệu

suất sử dụng nước SIWUE và giá trị sợi bông với các thứ tự cây trồng khác nhau

SIWUE = Seasonal Irrigation Water Use Efficiency (Hiệu suất sử dụng nước tưới trong vụ)

a Trị số trong bảng có cùng chữ theo sau (a, b) không khác nhau ở mức ý nghĩa thống kê 5%

b. Regular start: Thời điểm tưới như bình thường

Late start: Thời điểm tưới bắt đầu 14 ngày chậm hơn bình thường

Tóm tắt và Kết luận

Từ khi được phát triển cách đây 40 năm,, phương pháp tưới LEPA đã được thử nghiệm với nhiều loại cây trồng, và thay đổi nhiều biến số Độ đồng đều phân bố nước được cải thiện bằng làm đất tạo hố trũng (basin tillage), dùng dư thừa thực vật, lượng tưới không gây chảy tràn

Bố trí các đầu tưới cách một rãnh luống (cách 2 m) cho thấy năng suất cao hơn so với bố trí trên tất cả các luống (cách 1 m) đồng thời giảm chi phí tưới

Năng suất cây trồng giảm đến 16% khi gian cách tưới hơn 4 ngày; nên tưới thường xuyên hơn để giảm lượng nước dịch chuyển với cường độ tưới cao

Trung bình, tưới LEPA tăng năng suất cây trồng 16% so với tưới phun; nhưng thấp hơn 14%

so với tưới nhỏ giọt dưới mặt đất SDI khi lượng tưới nhỏ hơn50% lượng toàn phần Nhưng

khi tưới với hơn 50% lượng toàn phần, năng suất cây trồng với LEPA và tưới phun gần như nhau, và đều thấp hơn 7% so với SDI

Hệ thống tưới LEPA đã khởi đầu cho nhiều sáng kiến, như: tưới đa chức năng nghĩa là tưới nước đồng thời với tưới phân/thuốc or hệ thống gieo-tưới đồng tính; và tưới theo địa điểm cục bộ

Tóm tắt, hệ thống LEPA đã được trên diện rộng ở Texas, ở nhiều tiểu bang khác của Mỹ, và

ở nhiều nước khác Phương pháp này sẽ tiếp tục là biện pháp quan trọng để bảo vệ đất-nước

ở vùng khô hạn thiếu nước tưới,

Phụ lục [ND]: Hình ảnh về basin tillage (làm đất tạo hố trũng)

https://www.farm-equipment.com/articles/16956-ag-engineering-dev-co-inc-dammer-diker

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378377409000754

https://www.dammerdiker.com/dammer-diker.html

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167198715000549

https://www.willmarfab.com/rt850.php

… và các website khác từ:

https://www.google.com/search?sa=X&q=basin+tillage&tbm=isch&source=univ&ved=2ahUKEwih8d6325bmAhVj7XMBHVtrA_UQsAR6BAgKEAE&biw=1280&bih=610

Ghi chú và lời bàn thêm (của người dịch)

Kết quả trên ở Texas có lẽ chỉ để tham khảo, chưa chắc đã áp dụng được ngay ở vùng nhiệt đới như Việt Nam Điều đáng suy ngẫm là để áp dụng đại trà cho 30 năm sau, người ta đã thử nghiệm trong 5-10 năm (và vẫn liên tục thử nghiệm để ngày càng cải tiến) Năng suất cây trồng là chỉ tiêu cuối cùng Thiết bị cơ khí, biện pháp thủy lợi, và nông học (canh tác, đất đai) là bộ 3 đồng hành, không tách rời Những thí nghiệm dài hạn chắc phải từ kinh phí

“công ích” cho toàn xã hội, không phải từ các đề tài 2-3 năm, hay của tư nhân muốn nhanh có kết quả và lợi nhuận…

3 Làm đất theo dải để canh tác cây trồng

Nguồn: Morrison, Jr J E 2002 Strip tillage for “no–till” row crop production Applied

Engineering in Agriculture Vol.18(3):277–284 American Society of Agricultural Engineers

Phần I: Tổng quan tài liệu

Làm đất theo dải LĐTD (strip tillage S-T) là biện pháp bảo vệ đất trồng trọt, bằng cách giữ

một phần dư thừa cây trồng mùa trước để che phủ đất; là một trong nhiều cách bảo vệ đất và

nước, thuộc các hệ thống “làm đất tối thiểu, minimum–tillage) hoặc “không làm đất, no–till”

Đây là xu hướng của nông dân Mỹ giảm bớt làm đất, với các máy nông nghiệp để lại dư thừa thực vật phủ đất LĐTD chỉ cày xới một dải hẹp để các máy gieo và máy bón phân thông thường hoạt động được mà không bị vướng cỏ rác Phần không làm đất giữa các hàng cây được dư thừa thực vật che phủ

Bài này nêu tổng quan tài liệu các nghiên cứu, khả năng áp dụng, các chọn lựa, các máy nông nghiệp hiện có để làm đất theo dải; và cũng nêu các kết quả nghiên cứu 1995-1998 về làm đất theo dải, các khuyến cáo cho qui trình làm đất này ở đất sét nặng ở vùng Blackland Prairie của bang Texas

Tổng quan các kết quả ở Canada và Mỹ

Các thông tin về làm đất theo dải thường được báo cáo với các từ “strip–till”, “zone–till”,

“row–till”, “band tilling” v.v Karlen et al (1991) báo cáo về sử dụng cày ngầm (subsoiler)

theo dải và sâu 40 cm trên đất cát pha thịt Norfolk (typic Paleudult) bị dẽ cứng làm bộ rễ không phát triển; đã đo lực cản kéo ở đất khô, kết quả 18 kW cho mỗi hàng, rất cao nên có thể không kinh tế

Edwards et al (1988) sử dụng cày ngầm theo dải sâu 30 cm trên đất thịt pha cát Hartsell (typic Hapludults), với đất trồng luân canh bắp và đậu nành; kết quả năng suất tăng liên tục qua 4 năm nghiên cứu

Halvorson và Hartman (1984) báo cáo 20% diện tích ở nhiều vùng trồng củ cải đường sử

dụng máy làm đất chủ động (powered row–zone tillers) sâu chỉ 7- 10 cm Họ nghiên cứu của

họ trên đất thịt pha sét Savage (typic Argiboroll); So sánh cách làm đất này với cách làm thông thường, đo trên dải rộng 18 cm theo hàng, kết quả: nhiệt độ đất, độ tăng trưởng cây, năng suất củ cải, chữ đường đều không khác nhau

Smith et al (1995) so sánh các phương thức làm đất ở Nebraska trên đất Tripp thịt pha cát (typic Hapustoll) Năng lượng cho cách làm đất tối thiểu và làm đất chủ động theo dải đều giảm 60% so với làm đất thông thường bằng cày lưỡi

Ở Ontario (Canada) Raimbault et al (1991) trồng bắp trên đất thịt Maryland loam (typic Hapludalf) có cây phủ đất là lúa mạch đen (rye); sử dụng máy phay cạn 10 cm tạo dải hẹp 12

cm Năng suất bắp cũng giống như trên đất làm với cày lưỡi, nhưng cần dùng thuốc diệt cỏ làm chết cây phủ đất 2 tuần trước khi gieo

Ở các bang trồng bắp (Corn Belt)của Mỹ, Iqbal et al (1995) nghiên cứu không làm đất, đo độ xáo trộn lớp đất với một đĩa rạch, và với ba đĩa rạch Dùng ba đĩa rạch, dung trọng đất nhỏ nhất và độ chặt cũng thấp, nhưng cây mọc lên lại chậm nhất Đây là ví dụ về sự không tương thích giữa phương pháp gieo và cách làm đất theo dải

Ở Vancouver (Canada) Hares và Novak (1992) nghiên cứu trên đất cát Bose loamy (typic Haplorthod) cho thấy chế độ nhiệt khá phức tạp trên đất được làm theo dải Bức xạ và truyền nhiệt giữa phần đất có cây che phủ và dải đất phơi trần làm tăng nhiệt độ ở dải đất

Ở các bang “Corn Belt”, Kaspar et al (1990) nghiên cứu về các bề rộng 8, 16, và 32 cm chiếm của dải đất Kết quả cho thấy dải rộng làm hạt mọc nhanh hơn, tăng chiều cao cây, và tăng năng suất bắp Có thể mô tả ảnh hưởng của bề rộng dải bằng hàm logarit

Ở Oregon, Bolton và Booster (1981) dùng xới phay tảo dải sâu 18 cm và rộng 10 cm trên ruộng còn gốc rạ lúa mì Năng suất trồng lúa mì theo cách này tăng so với gieo không làm đất, vì cây trồng phát triển tốt hơn

Các thành tố của Làm đất theo dải (strip tillage)

Định nghĩa Làm đất theo dải LĐTD

Gọi là “strip tillage” nếu phần đất xới xáo thấp

hơn 25% diện tích đồng ruộng (Hình 1); ví dụ với

khoảng cách giữa hàng 76 cm, dải làm đất phải

nhỏ hơn 19 cm Cỏ trên 75% diện tích không làm

đất sẽ được diệt bằng thuốc hoặc bằng cơ giới

Định nghĩa này coi như loại bỏ cách làm đất lên

luống Thực hành LĐTD rất đa dạng, cạn hoặc

sâu, làm sơ hay làm kỹ, với máy móc 2 hàng hay

Vai trò lớp thực vật che phủ đất

Lớp dư thừa thực vật trên dải đất xới xáo có thể có thể được lùa qua giữa các hàng, hoặc chôn vùi trong đất Dư thừa thực vật giữa hàng cải thiện tính cơ động của bánh xe ở đất ướt

(Bshford et al 1987), nhất là ở đất sét ướt, chỉ chịu lực được 1/3 - 1/4 so với đất cát (Dao et al 1994) Mỗi nông trại có mỗi cách bố trí các hàng, nên đất giữa hàng cho các đường bánh xe

chạy nhất định, có thể gọi là hệ thống có kiểm soát (controlled–traffic) Đất giữa hàng,

chiếm tới 75% diện tích đất, cần được bảo vệ để giữ đất và nước, không bị mưa xói mòn; điều này nhờ lớp thực vật tiêu tán năng lượng hạt nước mưa, cho phép nước có thời gian thẩm thấu (Mutchler và Young 1975)

Kiểm soát cỏ dại

Có thể dùng hai phương thức khác nhau để kiểm soát cỏ dại, một trên dải làm đất, một giữa các hàng Nhiều lựa chọn:

a) Vùi thuốc cỏ trên các dải làm đất

b) Dùng lưỡi xới ngầm cạn giữa các hàng (shallow under–cutting sweep)

c) Rãi thuốc cò tiền nẩy mầm trên toàn mặt đồng

d) Phun thuốc cỏ hậu nẩy mầm dưới hàng cây trồng

e) Phun thuốc cỏ hậu nẩy mầm giữa các hàng cây

f) Phun thuốc cỏ trên các hàng cây với loại thuốc có chọn lọc (selective herbicides)

g) Rãi thuốc cỏ trong thời gian giữa hai mùa vụ

Thời điểm phun, loại thuốc và liều lượng phun tùy thuộc địa điểm cụ thể, cần có kế hoạch áp dụng IPM (Integrated Pest Management)

Các phương án lựa chọn cho làm đất theo dải

Các dải đất có thể rộng 10- 25 cm với khoảng cách giữa hàng 40- 100 cm Ba đặc điểm của dải đất là bề rộng, độ sâu, và mức độ làm đất

Lựa chọn về độ sâu có thể là: a) 3- 5 cm (độ sâu gieo); b) 7- 10 cm (độ sâu xới);

c) Sâu 15- 20 cm (độ sâu xới mũi đục, chisel); d) 25- 40 cm (độ sâu cày ngầm) Lựa chọn về mức độ làm đất gồm mức độ đánh tơi đất, thay đổi cơ cấu đất, và vùi trộn các chất; và tùy thuộc điều kiện đất đai và máy công tác (M’Hedhbi 1989) Nhiều lưa chọn này

đã là những phương cách chính thức cho việc gieo trồng Nếu làm đất theo dải tách riêng trước khi gieo, có thể thay đổi tính chất đất, ví dụ như:

1) Làm đất cạn 3- 5 cm, để tơi đất, tăng nhiệt độ đất ở vùng sẽ gieo

2) Dọn dư thừa thực vật trên dải đất, để ánh nắng làm ấm dải đất

3) Xới 7- 10 cm nhiều tuần trước khi gieo, để làm tơi đất sâu hơn độ sâu gieo, để các trận mưa sau đó làm bớt tơi đất và giữ nước

4) Làm đất cạn và vùi thuốc diệt cỏ trước khi gieo

5) Làm đất sâu 15- 20 cm khi đất khô, để phá vỡ các cục đất bị nén chặt làm rễ cây khó phát triển

6) Làm đất sâu 15- 25 cm hoặc sâu hơn, để vùi phân bón nhiều tuần trước khi gieo trồng 7) Cày xới nhiều lần ở dải đất trước khi và trong khi gieo trồng

Các công cụ làm đất theo dải

Số máy cho làm đất theo dải ít hơn nhiều so với làm đất thông thường, ví dụ chỉ gồm các công cụ sau:

a) Máy phun thuốc thông thường, với giàn phun ngang

b) Máy làm đất theo dải

c) Máy gieo trồng thông thường

Một số công cụ có thể được bổ sung:

a) Máy phun thuốc diệt cỏ hậu nẩy mầm

b) Máy bón phân, bón thúc bên hàng cây

c) Máy xới cạn giữa hàng cây

d) Máy cắt băm các gốc rạ còn nhô cao

Các máy kéo, máy thu hoạch v.v đều giống như tất cả các hệ thống khác

Máy làm đất theo dải có thể riêng biệt trước khi gieo trồng, hoặc là bộ phận kèm theo khi gieo trồng, gắn trên thanh khung đi trước máy gieo Hiện có các nhà cung cấp sau:

a Cầy ngầm và trục lăn làm vỡ đất (Brown–Harden “SuperSeeder”, Bush Hog “Ro–Till KMC “In–Row Tillage System)

b Đĩa cắt lăn diện tích, có thể 1, 2, hay 3 đĩa, gắn lượn theo mặt đồng (Rawson “Coulter Till”, Progressive “Twin Coulter”, Orthman “1tRIPr”)

c Mũi đục để bón phân sát bên hàng (DMI “Nutri–till’ r”, Valmar Airflo Inc “Deep Bander”, Yetter “Maverick”)

Sở Nghiên cứu ở Texas thuộc Bộ Nông nghiệp Mỹ USDA đang phát triển bộ công cụ làm đất theo dải đa năng, nghĩa là thực hiện được nhiều lựa chọn ở trên, với các độ sâu khác nhau Thanh khung (toolbar) có thể gắn công cụ trên hàng để gieo, hoặc giữa các hàng để làm cỏ, hoặc sát bên hàng để bón phân Mỗi công cụ riêng biệt đều có thể lượn theo mặt đồng, điều chỉnh độ sâu, điều chỉnh áp lực xuống đất, có đĩa cắt đất và dư thừa thực vật; có thể gắn bộ phận phun thuốc hoặc bón phân

Phần II: Nghiên cứu thực nghiệm

Các nghiên cứu do 2 cơ quan hợp tác thực hiện, là USDA–ARS Grassland Soil and Water

Research Laboratory và TAES Blackland Research Center at Temple, Texas Mục đích là

xác định các lựa chọn làm đất theo dải thích hợp với điều kiện địa phương Phần sau đây chỉ trình bày kết quả với bông vải và bắp (ngô)

Bông vải

Thí nghiệm với bông vải năm 1995 có 4 nghiệm thức: 1) Làm đất bình thường với cày mũi sâu (chisel) và bừa đĩa; 2) Làm đất theo dải LĐTD với lưỡi xới- dao cắt (knife–chisel), vào mùa thu; 3) LĐTD với lưỡi xới- dao cắt, vào mùa xuân; 4) Không làm đất Lặp lại 4 lần với

bố trí ngẫu nhiên theo khối (RCB) trên đất sét typic Udic Pellusert

Gieo hạt với máy Case–IH No 800 Cyclo Planter đã được Morrison and Gerik (1983) mô tả Lưỡi xới- dao cắt gồm một đĩa cắt ở trước, theo sau là một mũi dao cắt dày 1,1 cm (mã hiệu Wiese, NoCO–50) xới sâu 20 cm, lắp với bộ phận bón phân

Năm 1996 lặp lại thí nghiệm như 1995, nhưng ở trên đất còn dư thừa thân bắp

Nghiên cứu với cây bắp, qui mô thí nghiệm

Thí nghiệm năm 1996 với bắp trên đất còn dư thừa cây trồng năm trước, với 2 loại đất (sét Houston Black clay, và sét pha thịt Austin) Mỗi lô gồm 3 hàng trồng cách nhau 76 cm, mỗi hàng dài 90 m Có 5 nghiệm thức:

1) Làm đất bình thường với cày mũi sâu (chisel) và bừa đĩa;

2) Làm đất theo dải với lưỡi xới- dao cắt (knife–chisel) vào mùa thu (Hình 2);

3) LĐTD với lưỡi xới- dao cắt, vào mùa xuân;

4) LĐTD với lưỡi xới cạn, vào mùa đông (Hình 3);

5) Làm đất theo dải với lưỡi xới cạn, vào mùa xuân (Hình 4)

Hình 2 LĐTD với lưỡi xới- dao cắt,

năm 1995-1997

Hình 3 LĐTD với lưỡi xới cạn cánh én, theo sau bộ phận dọn sạch hàng trồng

và dao cắt đĩa trơn

Lưỡi xới- dao cắt Wiese, NoCO–50 (như với thí

nghiệm bông vải) xới sâu 20 cm Lưỡi xới cạn,

dạng cánh én rộng 20 cm, làm sâu 4 cm (mã

hiệu Nichols Tillage Tools NoSF–8) Gieo hạt

với máy John Deere No7100 MaxEmerge cho

tất cả các nghiệm thức Rãi thuốc trừ sâu

Counter–CR với lượng 9,7 kg/ha trên hảng

gieo Phun phân N lỏng với lượng 168 kg/ha

sau khi cây mọc lên Đo lường độ cây mọc,

chiều cao cây, và năng suất khi thu hoạch

Thí nghiệm năm 1997 lặp lại 1996 với các

nghiệm thức trên cùng hàng cây năm trước Hình 4 Kết quả LĐTD với lưỡi xới cạn, trên

đất có thân rạ băm vụn, trước khi trồng

Nghiên cứu với cây bắp, qui mô sản xuất ở trang trại

Thực hiện hai năm 1997 và 1998 ở trang trại Lucas Farms, Texas Có 8 nghiệm thức với các công cụ làm đất, kết hợp với có hay không bón phân P2O5

Kết quả nghiên cứu

Với bông vải

Kết quả thí nghiệm ở Bảng 1 Do 1995 có đủ mưa không bị hạn như các năm trước, nên chiều cao cây và lượng sinh khối không khác nhau giữa các nghiệm thức Không làm đất có

số cây mọc thấp nhất; làm đất theo dải vào mùa xuân có số cây mọc và chiều cao cây, lượng sinh khối cao nhất, tương đương với làm đất thông thường Kết quả năm 1996 bị khô hạn lại không khác nhau giữa các nghiệm thức, chưa đủ dẫn đến kết luận (Bảng 2, không chép lại)

Bảng 1 So sánh 4 nghiệm thức làm đất đai với bông vài ở Temple, Texas, 1995 (Jost, 1996)

Cácsố trung bình kèm theo cùng chữ (a, b, c) thì không khác nhau ở mức ý nghĩa 5%

Kết quả với cây bắp, qui mô thí nghiệm

Kết quả ghi ở Bảng 3 Lưu ý xới sâu làm chậm phát triển cây, vì khô hạn năm 1996 Năng suất thấp vì khô hạn, nhưng các nghiệm thức làm đất theo dải có năng suất cao hơn làm đất đai thông thường (Bảng 4) Kết quả năm 1997 cũng tương tự như 1996 Có 2 nghiệm thức làm đất theo dải tăng năng suất thêm 1500 kg/ha so với làm đất thông thường

Bảng 3 Số lượng cây (24 ngày) và chiều cao cây (51 ngày) từ 5 nghiệm thức trên 2 loại đất ở Texas, 1996

Bảng 4 Năng suất bắp thí nghiệm với các nghiệm thức làm đất trên 2 loại đất ở Texas, 1996

Kết quả với cây bắp, qui mô sản xuất ở trang trại

Kết quả thí nghiệm năm 1997 ghi ở Bảng 7 Mức độ cây mọc lên và năng suất của nghiệm

thức “không làm đất” thấp hơn các nghiệm thức khác ]ND: lược bỏ cách thảo luận khác]

Kết quả năm 1998 cũng tương tự (Bảng 7)

Kết luận

Phần tổng tài liệu về làm đất theo dải (LĐTD) đã nêu các phương án lựa chọn và thiết bị có bán trên thị trường Phần nghiên cứu, cả ở qui mô thí nghiệm và qui mô trang trại, cho thấy LĐTD tăng sự sinh trưởng và năng suất bắp so với hoàn toàn không làm đất, trên các loại đất

đã thử nghiệm Cách LĐTD đã sử dụng máy gieo có hai hai đĩa rạch hàng, có thể áp dụng trong tương lai LĐTD cạn hay sâu đều tăng năng suất bắp trong một số trường hợp so với làm đất thông thường bằng bừa đĩa (tandem disking tillage); nhưng LĐTD sâu cũng không lợi gì hơn so với làm cạn, trên các loại đất đã thử nghiệm Bón thêm P2O5 trong vụ đông với LĐTD không chắc đã cải thiện năng suất rõ rệt để tốn thêm phân bón

Số liệu thí nghiệm với bông vải chưa thể dẫn đến kết luận nào, và không có nghiệm thức với lưỡi cạng cánh én; cần thêm nghiên cứu với loại cây trồng này

Bảng 7 Kết quả thí nghiệm trồng bắp: Mức độ cây mọc (39 ngày) và chiều cao cây (76 ngày) với 6 nghiệm thức, có và không có bòn P 2 O 5 ở Lucas Farms Texas, 1997

Lời bàn thêm (của người dịch)

Ở Việt Nam, ít thấy các thí nghiệm nông học nào (đo sinh trưởng cây trồng, năng suất v.v) bao gồm thêm yếu tố máy móc, ví dụ so sánh năng suất giữa các nghiệm thức dùng nhiều loại máy nông nghiệp khác nhau Như thế, kết quả về sử dụng phân bón, giống cây trồng, thuốc, đất đai (và cả chế độ tưới tiêu) mới sẵn sàng để nhân lên qui mô đại trà

Điều băn khoăn khác là làm đất theo dải như bài trên và các biện pháp làm đất tối thiểu khác đều dùng thuốc diệt cỏ, là hóa chất mà xu hướng nông nghiệp hiện nay đang cố giảm bớt sử dụng Có lẽ nên thử nghiệm thay thế bằng công cụ cắt cỏ sát giữa hàng, vừa giữ được lớp phủ thực vật, vừa thêm sinh khối cho đất Dĩ nhiên phải xem xét tất cả các yếu tố kinh tế, môi trường, lao động v.v

4 Tiết kiệm năng lượng canh tác mía bằng biện pháp làm đất rút gọn và phủ đất với dư thừa thực vật

Nguồn: A C Srivastava 2003 Energy savings through reduced tillage and trash mulching

in sugarcane production Applied Engineering in Agriculture, Vol 19(1): 13–18 2003

American Society of Agricultural Engineers

Dẫn nhập

Làm đất rút gọn (reduced tillage, giảm bớt làm đất) có hai đặc điểm chính là giảm thiểu làm

đất trước khi trồng, và để lại một lớp thực vật phủ đất (Lal 1989; Smith & Yonts 1989) Thông thường, làm đất cần 4-6 lượt máy kéo cày bừa trên ruộng mía, mất 4-5 ngày trước khi trồng Trồng mía trên đất giảm thiểu cày bừa sẽ tiết kiệm thời gian và năng lượng, giữ ẩm cho đất, do đó cải thiện độ nẩy mầm và năng suất Ưu điểm của không làm đất rõ nét khi trồng mía sau vụ thu hoạch lúa mì, vì trồng trễ làm giảm năng suất mía (Bhoj et al 1964; Tiwari & Bali 1982; Verma et al 1986) Thử nghiệm ở hai địa điểm của Australia và Ấn Độ

với lượng mưa cỡ 350 mm (Bligh 1990; ICAR News 1995) cho thấy sau 6 tuần, mía trồng

trực tiếp sinh trưởng tương tự như trồng với làm đất thông thường Nghiên cứu ở Australia cho thấy nông dân không làm đất đã giảm 1/3 số giờ sử dụng máy kéo, từ đó chi phí nhiên liệu và bảo dưỡng cũng giảm tương ứng, mà không ảnh hưởng đến năng suất (Anon 1991) Mức độ thành công của làm đất rút gọn tùy thuộc vào quản lý dư thừa cây trồng và cỏ dại (Christian & Bacon 1990) Một nghiên cứu ở Alabama (Mỹ) từ 1982 đến 1986 với 17 thí nghiệm so sánh làm đất rút gọn và làm đất thông thường với cây mía (Hartzog & Adams 1989); kết quả: làm đất rút gọn tăng năng suất ở 3 địa điểm, giảm năng suất ở 5 địa điểm, và tương đương năng suất ở 9 địa điểm Một nghiên cứu ở Cuba trên đất đai đỏ ferrallitic với 4 giống mía cho thấy không khác biệt năng suất cách trồng thông thường và trồng với làm đất rút gọn (Pear et al 1992)

Mục đích của nghiên cứu này là xác định ảnh hưởng của các mức độ làm đất trước khi trồng

và mức độ phủ đất đai với dư thừa lá mía đến năng suất sử dụng năng lượng (energy productivity, đo bằng kg mía/ MJ) cho canh tác mía

Phương pháp và phương tiện

Địa điểm thí nghiệm và đất trồng

Ruộng thí nghiệm thuộc Viện Mía Đường Ấn Độ (Lucknow) tọa độ 26o56’N, 80o52’ E và cao độ 111 m, trong 4 năm 1992–1996 Đất thịt mịn hypothermic Udic Ustochrepts (Yadav, 1987) có độ pH 7,5 Lượng mía trung bình 20 năm là 911 mm/ năm

Hàm lượng N, P, K có sẵn trong đất là 187, 31, 295 kg/ha Ở lớp mặt 0-15 cm, ẩm độ đất là 18,4% (db), và dung trọng đất là 1,37 Mg/m3 Hệ thống luân canh là: đậu—mù tạc—mía— mía lưu gốc (ratoon) vụ 1—mía lưu gốc vụ 2—lúa mì

Các nghiệm thức

Bố trí thí nghiệm theo khối ngẫu nhiên (RCB) với hai yếu tố:

a) Phương thức làm đất, với 3 mức: Zt = không làm đất (Zero tillage);

It = làm đất nửa vời (Intermediate tillage) = một lượt bừa chảo +một lượt xới (cultivator);

Ct = làm đất thông thường (Conventional tillage) = hai lượt bừa chảo + hai lượt xới b) Phủ đất bằng dư thừa thực vật, với 2 mức: +Tr = có phủ (Trash mulch); -Tr = không phủ

Tổ hợp các mức trên thành 6 nghiệm thức, có 4 lần lặp lại cho mỗi nghiệm thức

Kích thước mỗi ô thí nghiệm là 9,2 x 25 m Lúc đầu các ô này có cỏ dại như Cyprus

rotundas, Convolvulus arvensis v.v với khối lượng 1,6 tấn /ha, nên với nghiệm thức không

làm đất, đã phun thuốc diệt cỏ 24 giờ trước khi trồng

Trồng giống mía CoLk–8102 với khoảng cách hàng 0,9 m với

máy trồng (Hình 1) Không làm đất thì cũng không dùng cơ giới

để làm cỏ giữa hàng Ở nghiệm thức Zt-Tr (không phủ đất) chỉ

dùng các công cụ thủ công để xới cho đất thoáng khí Lượng

phân bón 150 kg N và 60 kg P/ha cho mía tơ và mía gốc Dùng

thuốc trừ sâu/trừ mối như áp dụng ở địa phương…

Đã tưới tràn 6 lần cho vụ mía Để đo lượng nước tưới, đã tắt

nguồn nước khi nước tràn đến bờ thấp của lô thửa Hình 1 Máy cắt hom và

trồng mía của IISR trồng sau khi thu hoạch mù-tạc

Thu hoạch vụ mía tơ ngày 28-3-1994, vụ mía gốc đầu 7-2-1995, và vụ mía gốc thứ hai

10-1-1996 Nghiệm thức trước đó có phủ thực vật được phủ thêm dư thừa cây trồng sau vụ mía tơ, nhưng không phủ thêm sau vụ gốc đầu

Đo lường

Để xác định năng lượng cần cho các hoạt động ngoài đồng với các nghiệm thức, đã ghi chép nguồn động lực và thời gian sử dụng; sau đó qui ra thành năng lượng tương đương, theo Sundara &Subramanium (1987), Hertz (1992), Clements (1980)

Theo dõi sinh trưởng mía hàng tháng Năng suất mía đo từ diện tích ngẫu nhiên 10m x 2m của mỗi nghiệm thức Chất lượng mía đo bằng độ Brix, độ Pol, và tỷ lệ tạp chất

Đo lượng nước tưới bằng cửa tràn (weir) Trước và sau mỗi lần tưới, lầy mẫu đất ở độ sâu

10 cm để xác định lượng nước trữ ở vùng rễ mía, hao tổn do bốc thoát nước, dung trọng đất

và mức hoạt động của vi sinh vật trong đất

Kết quả và thảo luận

Năng suất sử dụng năng lượng (energy productivity)

Kết quả tóm tắt ở Bảng 1 Năng lượng đầu vào gồm: 1) năng lượng ẩn trong phân bón, thuốc sâu bệnh, nước tưới; 2) năng lượng vận hành máy kéo và các máy công tác Năng suất năng lượng tính bằng năng suất cây trồng chia cho tổng năng lượng đầu vào Có thể qui năng suất (kg) thành năng lượng tương đương (MJ) và tính được “Tỷ số năng lượng đầu Ra/ đầu Vào”

Bảng 1 Năng lượng cho canh tác mía (MJ / ha)

Năng lượng vât tư đầu vào (Bảng 1a trích, Hình 2) cho vụ mía tơ thì cao gấp 14-29 lần so với năng lượng cho vận hành máy

Bảng 1a (trích Bảng 1 gốc) Năng lượng vật tư đầu vào và năng lượng vận hành máy